Крейцкопфный двигатель — это особая разновидность двигателя внутреннего сгорания, работающего по дизельному циклу. Его ключевая конструктивная особенность заключается в способе соединения подвижных частей: шатун и поршень связываются между собой не напрямую, а через промежуточное звено — крейцкопф.
Что такое крейцкопф и как он работает
Крейцкопф, также известный как ползун, является важнейшим элементом кривошипно-ползунного механизма. Эта деталь движется возвратно-поступательно по специальным неподвижным направляющим. Основная задача данного механизма — преобразование прямолинейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала и, наоборот, при подготовке к новому такту.
Рабочий цикл крейцкопфного двигателя
Работа такого двигателя состоит из пяти последовательных процессов, составляющих полный цикл:
1. Впуск. При открытом впускном клапане поршень движется из верхней мёртвой точки в нижнюю и обратно. В это время в цилиндр поступает свежая горючая смесь (или воздух, в случае дизеля), которая смешивается с остаточными газами от предыдущего цикла. После этого впускной клапан закрывается.
2. Сжатие. После закрытия клапанов поршень сжимает содержимое цилиндра. Этот процесс продолжается до момента впрыска топлива. На протяжении всего такта происходит активный теплообмен между стенками цилиндра и рабочей смесью, причём направление теплового потока меняется.
3. Сгорание. Этот этап начинается с впрыска топлива в камеру сгорания. В дизельном двигателе воспламенение происходит самопроизвольно из-за высокой температуры сжатого воздуха.
4. Расширение (рабочий ход). Сразу после сгорания раскалённые газы, расширяясь, толкают поршень, совершая полезную работу. Часть тепловой энергии при этом передаётся стенкам цилиндра. Такт завершается в момент начала открытия выпускного клапана.
5. Выпуск. При открытом выпускном клапане поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра, освобождая его для нового цикла.
Технические характеристики и конструкция
Крейцкопфные двигатели — это мощные силовые установки. Их мощность может достигать примерно 2,2 МВт (что эквивалентно 3000 лошадиным силам), а частота вращения коленвала относительно невелика и составляет от 100 до 250 оборотов в минуту. Они относятся к крупногабаритным двигателям, о чём говорит диаметр цилиндра, который обычно не меньше 600 мм. С конструктивной точки зрения такие двигатели, как правило, выполняются с прямоточной системой продувки цилиндров.